CA3102014C - Method for improved implementation of a component constituting an hte electrolyzer or sofc fuel cell interconnector - Google Patents

Abstract

Abstract: Improved process for producing a component constituting an interconnector of an HTE electrolyzer or of an SOFC fuel cell. The invention relates to a process for preparing a component (1), intended to constitute an interconnector for a fuel cell (SOFC) or a high-temperature electrolyzer (HTE), comprising the following steps: a/ preparing a substrate made of metal alloy (12), the base element of which is iron (Fe) or nickel (Ni), the substrate having two main flat faces, b/ tape casting a thick ceramic layer (13); c/ localized removal at one or more locations (14), of material of the tape-cast thick ceramic layer;d/ hot pressing the green thick ceramic layer tape; e/ grooving the thick ceramic layer so as to delimit channels that are suitable for distributing and/or collecting gases. It also relates to the component obtained according to the process. Figure for abstract: Fig. 7 Date Received/Date Reçue: 2020-12-09

Description

Description Titre : Procédé de réalisation amélioré d'un composant constituant un interconnecteur d'électrolyseur EHT ou de pile à combustible SOFC.
Domaine technique La présente invention concerne le domaine des piles à combustibles à oxydes solides (SOFC, acronyme anglais pour Solid Oxide Fuel Cell ) et celui de l'électrolyse de l'eau à haute température (EHT, ou EVHT pour électrolyse de la vapeur d'eau à haute température, ou HTE acronyme anglais pour High Temperature Electrolysis , ou encore HTSE
acronyme anglais pour High Temperature Steam Electrolysis ) également à oxydes solides (SOEC, acronyme anglais pour Solid Oxide Electrolysis Cell ).
La présente invention concerne les composants en alliage métallique ou céramique constituant les dispositifs d'interconnexion qui sont soumis aux hautes températures et d'un côté à une atmosphère réductrice soit riche en vapeur d'eau H20/H2 (hydrogène humide ou hydrogène riche en vapeur d'eau) dans les réacteurs d'électrolyse EHT soit riche en H2 dans .. les piles SOFC, et de l'autre côté à une atmosphère oxydante soit riche en 02 dans les réacteurs EHT, soit riche en air dans les piles SOFC dont une des fonctions est d'assurer le passage du courant électrique dans les réacteurs d'électrolyse EHT.
Les dispositifs d'interconnexion, électrique et fluidique, aussi appelés interconnecteurs ou encore plaques d'interconnexion, sont les dispositifs qui assurent la connexion en série de .. chaque cellule électrochimique (pile ou cellule d'électrolyse) dans l'empilement de piles et des réacteurs EHT, combinant ainsi la production de chacune. Les interconnecteurs assurent ainsi les fonctions d'amenée et collecte de courant et délimitent des compartiments de circulation (distribution et/ou la collecte) des gaz.
En sus de ces fonctions, les interconnecteurs doivent pouvoir résister à la corrosion dans les .. atmosphères qui peuvent être très agressives (oxydantes ou réductrices) dans des gammes de températures très élevées, typiquement comprises entre 600 et 900 C, telles que les atmosphères riches en vapeur d'eau H20/H2 du côté cathode des électrolyseurs EHT, corrosion qui peut être néfaste pour la durabilité de ces derniers.
En outre, les interconnecteurs doivent avoir dans ces atmosphères un comportement thermomécanique proche de celui des cellules électrochimiques afin de conserver une bonne étanchéité entre compartiments aux cathodes, dits compartiments cathodiques et compartiments aux anodes, dits compartiments anodiques.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 Description Title: Improved method for producing a component constituting a interconnector EHT electrolyser or SOFC fuel cell.
Technical area The present invention relates to the field of oxide fuel cells solids (SOFC, English acronym for Solid Oxide Fuel Cell) and that of the electrolysis of high water temperature (EHT, or EVHT for electrolysis of water vapor at high temperature, or HTE English acronym for High Temperature Electrolysis, or HTSE
acronym English for High Temperature Steam Electrolysis) also to oxides solids (SOEC, English acronym for Solid Oxide Electrolysis Cell).
The present invention relates to components made of metal alloy or ceramic constituting the interconnection devices which are subject to high temperatures and a side with a reducing atmosphere is rich in water vapor H20/H2 (hydrogen wet or hydrogen rich in water vapour) in EHT electrolysis reactors either rich in H2 in .. SOFC batteries, and on the other side to an oxidizing atmosphere that is rich in 02 in the EHT reactors, or rich in air in the SOFC cells, one of the functions of which is to ensure the passage of electric current in EHT electrolysis reactors.
Interconnecting devices, electrical and fluidic, also called interconnectors or again interconnect plates, are the devices that ensure the series connection of .. each electrochemical cell (battery or electrolysis cell) in stacking batteries and EHT reactors, thus combining the production of each. THE
interconnectors ensure thus the functions of supply and collection of current and delimit compartments of circulation (distribution and/or collection) of gases.
In addition to these functions, the interconnectors must be able to withstand the corrosion in the .. atmospheres which can be very aggressive (oxidizing or reducing) in ranges very high temperatures, typically between 600 and 900 C, such as that atmospheres rich in water vapor H20/H2 on the cathode side of electrolysers EHT, corrosion which can be detrimental to the durability of the latter.
In addition, the interconnectors must have in these atmospheres a behavior thermomechanical approach similar to that of electrochemical cells in order to maintain a good sealing between cathode compartments, called cathode compartments and anode compartments, called anode compartments.
Date Received/Date Received 2020-12-09

2 La présente invention vise plus particulièrement à simplifier la réalisation des couches de contact entre interconnecteurs de type plaques à canaux et cellules, et à en réduire le coût de fabrication, afin de réduire le coût de fabrication d'un électrolyseur EHT ou d'une pile à
combustible SOFC qui en est munie et de diminuer les rebuts lors de la fabrication.
Elle vise également à améliorer le contact électrique entre un interconnecteur et une cellule électrochimique contre laquelle elle est en appui.
Technique antérieure Une pile à combustible SOFC ou un électrolyseur EHT est constitué d'un empilement de motifs élémentaires comportant chacun une cellule électrochimique à oxydes solides, constituée d'au moins trois couches superposées l'une sur l'autre anode/électrolyte/cathode, et de plaques d'interconnexion en alliages métalliques aussi appelées plaques bipolaires, ou interconnecteurs. Les interconnecteurs ont pour fonction d'assurer à la fois le passage du courant électrique et la circulation des gaz au voisinage de chaque cellule (vapeur d'eau injectée, hydrogène et oxygène extrait dans un électrolyseur EHT; air et hydrogène injectés et eau extraite dans une pile SOFC) et de séparer les compartiments anodiques et cathodiques qui sont les compartiments de circulation des gaz du côté respectivement des anodes et des cathodes des cellules.
Pour réaliser l'électrolyse de la vapeur d'eau à haute température EHT, typiquement entre 600 et 950 C, on injecte de la vapeur d'eau H20 dans le compartiment cathodique. Sous l'effet du courant appliqué à la cellule, la dissociation des molécules d'eau sous forme vapeur est réalisée à l'interface entre l'électrode à hydrogène (cathode) et l'électrolyte : cette dissociation produit du gaz dihydrogène H2 et des ions oxygène. Le dihydrogène est collecté
et évacué en sortie de compartiment à hydrogène. Les ions oxygène 02" migrent à travers l'électrolyte et se recombinent en dioxygène à l'interface entre l'électrolyte et l'électrode à
oxygène (anode).
Pour assurer le fonctionnement d'une pile à combustible SOFC, on injecte de l'air (oxygène) dans le compartiment cathodique et de l'hydrogène dans le compartiment anodique.
L'hydrogène H2 va se transformer en ions H+ et libérer des électrons qui sont captés par l'anode. Les ions H+ arrivent sur la cathode où ils se combinent aux ions 02"
constitués à
partir de l'oxygène de l'air, pour fi:miner de l'eau. Le transfert des ions H+
et des électrons vers la cathode va produire un courant électrique continu à partir de l'hydrogène.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 2 The present invention aims more particularly to simplify the production layers of contact between channel plate type interconnectors and cells, and reduce the cost of manufacturing, in order to reduce the manufacturing cost of an EHT electrolyser or from stack to stack SOFC fuel that is equipped with it and to reduce scrap during the manufacturing.
It also aims to improve the electrical contact between an interconnector and a cell electrochemical against which it is supported.
Prior technique A SOFC fuel cell or an EHT electrolyser consists of a stack of elementary units each comprising an oxide electrochemical cell solids, consisting of at least three layers superimposed on each other anode/electrolyte/cathode, and metal alloy interconnect plates also called plates bipolar, or interconnectors. The function of the interconnectors is to ensure both the passing of electric current and gas circulation in the vicinity of each cell (water vapour injected, hydrogen and oxygen extracted in an EHT electrolyser; air and hydrogen injected and water extracted in a SOFC cell) and to separate the anode compartments and cathodic which are the gas circulation compartments on the side respectively of the anodes and cell cathodes.
To achieve high temperature water vapor electrolysis EHT, typically between 600 and 950 C, H20 water vapor is injected into the compartment cathodic. Below the effect of current applied to the cell, the dissociation of water molecules in vapor form is made at the interface between the hydrogen electrode (cathode) and the electrolyte: this dissociation produces hydrogen H2 gas and oxygen ions. Dihydrogen is collected and evacuated at the hydrogen compartment outlet. Oxygen ions 02" migrate through electrolyte and recombine into oxygen at the interface between the electrolyte and the electrode oxygen (anode).
To ensure the operation of a SOFC fuel cell, we inject air (oxygen) in the cathode compartment and hydrogen in the compartment anodic.
The hydrogen H2 will be transformed into H+ ions and release electrons which are picked up by the anode. The H+ ions arrive at the cathode where they combine with the 02" ions.
constituted at from the oxygen in the air, to fi: mine water. The transfer of H+ ions and electrons to the cathode will produce a direct electric current from hydrogen.
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3 Les conditions de fonctionnement d'un électrolyseur EHT étant très proches de celles d'une pile à combustible SOFC, les mêmes contraintes technologiques se retrouvent, à
savoir principalement la tenue mécanique aux cyclages thermiques d'un empilement de matériaux différents (céramiques et alliage métallique), le maintien de l'étanchéité
entre les compartiments anodique et cathodique, la tenue au vieillissement des interconnecteurs métalliques et la minimisation des pertes ohmiques à diverses interfaces de l'empilement.
Les aciers inoxydables ferritiques chromino-formeurs comptent parmi les alliages d'interconnecteurs les plus prometteurs pour les électrolyseurs EHT, compte tenu qu'ils ont déjà été utilisés avec succès en tant qu'alliages dans des piles à
combustibles à haute température SOFC [1-31 Parmi ces alliages d'interconnecteurs, ceux déjà
commercialisés sous les dénominations Crofer 22 APU et Crofer 22 H à base Fe-22%Cr, par la société
Thyssen1Crupp VDM, ou celui sous la dénomination Sanergy HT à base Fe-22%Cr, par la société Sandvik, ou encore celui sous la dénomination K41X par la société
APERAM
pour des températures de fonctionnement comprises entre 600 et 900 C.
Ce type d'alliages peut présenter un coefficient d'expansion thermique voisin des matériaux de cellules et une relativement bonne résistance à la corrosion comparativement à d'autres matériaux métalliques. Néanmoins, il requiert un certain nombre de revêtements destinés d'une part à le protéger contre l'oxydation et à éviter l'évaporation du Cr en conditions de fonctionnement qui du côté oxydant vient polluer l'électrode à air et dégrade notablement son fonctionnement, et d'autre part un revêtement peimettant de minimiser la résistance électrique entre l'interconnecteur et la cellule.
Il est connu que la résistance à l'oxydation sous air de ces alliages est assurée par la formation d'une couche superficielle d'oxydes riches en chrome (chromine Cr203 et oxyde spinelle (Cr,Mn)30.4) [4].
Cependant, avec de tels alliages nus, il est connu que des exigences de fonctionnement ne sont pas pleinement satisfaites sur la durée pour l'application aux interconnecteurs faisant face à l'électrode à oxygène, i.e. interconnecteurs cathodiques SOFC et interconnecteurs anodiques EHT. En premier lieu, il apparaît que la résistance spécifique de surface (ASR, acronyme anglais pour Area Specific Resistance ), liée à la collection du courant, devient ainsi trop élevée du côté de l'électrode à oxygène [1,3]. De plus, l'ASR sous hydrogène humide, du côté de l'électrode à hydrogène, est supérieure à celui sous air [5]. D'autre part, la volatilité de la chromine Cr203 à la température de fonctionnement provoque un Date Reçue/Date Received 2020-12-09 3 The operating conditions of an EHT electrolyser being very close to those of a fuel cell SOFC, the same technological constraints are found, except for know mainly the mechanical resistance to thermal cycling of a stack of materials different (ceramics and metal alloy), maintaining the seal between the anodic and cathodic compartments, the resistance to aging of interconnectors metals and the minimization of ohmic losses at various interfaces of stacking.
Chromino-forming ferritic stainless steels are among the alloys of the most promising interconnectors for EHT electrolyzers, held that they have have already been successfully used as alloys in fuel cells.
fuels at high SOFC temperature [1-31 Among these interconnector alloys, those already marketed under the names Crofer 22 APU and Crofer 22 H based on Fe-22%Cr, by the Company Thyssen1Crupp VDM, or that under the name Sanergy HT based on Fe-22%Cr, per the company Sandvik, or that under the name K41X by the company APERAM
for operating temperatures between 600 and 900 C.
This type of alloy can have a coefficient of thermal expansion close to materials of cells and a relatively good resistance to corrosion compared to others metallic materials. Nevertheless, it requires a certain number of coatings destined on the one hand to protect it against oxidation and to prevent the evaporation of Cr by terms of operation which on the oxidant side pollutes the air electrode and degrades notably its operation, and on the other hand a coating allowing to minimize the resistance electrical between the interconnector and the cell.
It is known that the resistance to oxidation in air of these alloys is ensured by the formation of a superficial layer of chromium-rich oxides (chromine Cr203 and oxide spinel (Cr,Mn)30.4) [4].
However, with such bare alloys it is known that requirements of operation does are not fully satisfied over time for application to interconnectors making facing the oxygen electrode, ie SOFC cathode interconnectors and interconnectors EHT anodes. First, it appears that the specific resistance of area (ASR, English acronym for Area Specific Resistance), related to the collection of the current, becomes thus too high on the side of the oxygen electrode [1,3]. In addition, the ASR under hydrogen wet, on the side of the hydrogen electrode, is greater than that under air [5]. On the other hand, the volatility of chromine Cr203 at operating temperature causes A
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4 empoisonnement de l'électrode à oxygène EHT (anode EHT), qui s'accompagne d'une dégradation de ses perfoiniances, de manière comparable à celle observée pour l'électrode à
oxygène SOFC (cathode SOFC).
La littérature décrit ainsi des revêtements d'une part, pour interconnecteurs de piles SOFC, et d'autre part, pour la face des interconnecteurs en regard de l'électrode à
oxygène [61. Ces revêtements ont uniquement pour fonction de limiter l'évaporation de chrome, d'assurer la conduction électronique et une bonne résistance à l'oxydation de l'alliage sous air, c'est-à-dire en atmosphère en compartiments cathodiques de piles SOFC. Parmi ces revêtements, il est connu de réaliser des dépôts conformes à la géométrie des interconnecteurs, de deux couches céramiques conductrices, l'une dite couche de protection dont la fonction est de protéger l'alliage métallique de l'oxydation (compartiment oxydant) et la seconde, dite couche de contact électrique en vue d'améliorer le contact électrique entre l'interconnecteur et la cellule dont la planéité ou l'état de surface sont souvent imparfaits, le défaut de planéité
ou d'état de surface mesuré pouvant aller jusqu'à 40 micromètres.
En ce qui concerne la géométrie des interconnecteurs, on a représenté en figures 1, lA et 1B, une plaque à canaux 1 couramment utilisée à la fois dans les électrolyseurs EHT et dans les piles à combustibles SOFC. L'amenée ou la collecte du courant à l'électrode est réalisée par les dents ou nervures 10 qui sont en contact mécanique direct avec l'électrode concernée.
L'amenée de vapeur d'eau à la cathode ou de gaz drainant à l'anode dans un électrolyseur EHT, l'amenée d'air (02) à la cathode ou d'hydrogène à l'anode dans une pile SOFC est symbolisée par les flèches en figure 1. La collecte de l'hydrogène produit à
la cathode ou de l'oxygène produit à l'anode dans un électrolyseur EHT, la collecte de l'eau produite à la cathode ou de l'hydrogène en surplus à l'anode dans une pile SOFC est faite par les canaux 11 qui débouchent dans une connexion fluidique, couramment appelée clarinette, commune à l'empilement de cellules. La structure de ces interconnecteurs est faite pour réaliser un compromis entre les deux fonctions d'amenée et de collecte (gaz/courant).
Une autre plaque interconnectrice 1 a déjà été proposée [7]. Elle est représentée en figure 2 avec la circulation du fluide représentée par les flèches : sa structure est de type interdigitée.
Les inconvénients majeurs de cette plaque à canaux ou de structure interdigitée sont liés à
leur technique de réalisation. Ainsi, ces structures de plaques nécessitent une épaisseur de matière importante, typiquement de 5 à 10 mm, pour la zone de collection des gaz produits et une mise en fonne par usinage dans la masse, des canaux de distribution des gaz. Une Date Reçue/Date Received 2020-12-09 4 poisoning of the EHT oxygen electrode (EHT anode), which is accompanied of one degradation of its performance, in a manner comparable to that observed for the electrode to oxygen SOFC (SOFC cathode).
The literature thus describes coatings on the one hand, for interconnectors SOFC batteries, and on the other hand, for the face of the interconnectors opposite the electrode to oxygen [61. These coatings only have the function of limiting the evaporation of chrome, to ensure the electronic conduction and good oxidation resistance of the alloy under air, that is say in atmosphere in cathode compartments of SOFC batteries. Among these coatings, it is known to produce deposits conforming to the geometry of the interconnectors, of two conductive ceramic layers, one called the protective layer whose function is to protect the metal alloy from oxidation (oxidant compartment) and the second, said electrical contact layer in order to improve the electrical contact between the interconnector and the cell whose flatness or surface condition are often imperfect, lack of flatness or measured surface condition of up to 40 micrometers.
With regard to the geometry of the interconnectors, we have represented in Figures 1, 1A and 1B, a 1 channel plate commonly used both in electrolysers EHT and in the SOFC fuel cells. Bringing or collecting current to the electrode is carried out by the teeth or ribs 10 which are in direct mechanical contact with the electrode concerned.
The supply of water vapor to the cathode or draining gas to the anode in a electrolyser EHT, the supply of air (02) to the cathode or hydrogen to the anode in a cell SOFC is symbolized by the arrows in figure 1. Collecting the hydrogen produced at the cathode or oxygen produced at the anode in an EHT electrolyser, collecting water produced at the cathode or excess hydrogen at the anode in a SOFC cell is made through the channels 11 which open into a fluidic connection, commonly called a clarinet, common to cell stacking. The structure of these interconnectors is made to make a compromise between the two supply and collection functions (gas/current).
Another interconnecting plate 1 has already been proposed [7]. She is represented in figure 2 with the circulation of the fluid represented by the arrows: its structure is interdigital type.
The major disadvantages of this channel plate or structure interdigitated are related to their technique of production. Thus, these plate structures require a thickness of important material, typically 5 to 10 mm, for the collection area of the gases produced and shaping by machining in the mass, the distribution channels of the gas. A
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5 représentation photographique d'une telle plaque usinée est donnée en figure 3. Les coûts de matière et d'usinage sont importants et directement reliés à la finesse de pas des canaux à
usiner : plus particulièrement des distances entre canaux inférieures à 1 mm.
L'emploi de tôles minces, typiquement de 0,5 à 2 mm, embouties puis assemblées entre elles par soudage laser a déjà été éprouvé. Une représentation photographique d'une telle plaque obtenue par assemblage de tôles embouties est donnée en figure 4. Cette technique a pour avantage de limiter le coût de matière première mais ne peimet pas d'atteindre une finesse de canaux aussi élevée que par usinage. De fait, les possibilités de réalisation pour la profondeur des canaux, la largeur unitaire de dent et le pas entre dents sont limitées. De plus, le coût de l'outillage d'emboutissage nécessite une production en grande série.
Bon nombre de développements ont été réalisés dans le but d'améliorer le contact électrique entre cellules et interconnecteurs et la gestion des fluides vers la cellule.
En particulier, le brevet FR2996065B1 au nom de la demanderesse divulgue en tant qu'interconnecteur, un composant à substrat en alliage métallique, dont l'élément de base est du Fer (Fe) ou du Nickel (Ni), avec une des faces planes principales revêtue d'une couche épaisse métallique ou en céramique, rainurée en délimitant des canaux adaptés pour la distribution et/ou la collecte de gaz, tels que vapeur d'eau H20, H2; 02, gaz drainant.
La demanderesse a mis en oeuvre cette solution en particulier du côté de l'électrode à
oxygène (anode en EHT, cathode pour une pile SOFC), avec une épaisse couche de contact en céramique à base de manganite de lanthane dopée strontium. Cette solution donne de bonnes performances avec une bonne homogénéité dans les empilements visés à
oxydes solides (SOEC/SOFC) et ce pour de faibles coûts de réalisation.
Comme décrit dans ce brevet FR2996065B1, pour réaliser cette couche épaisse, on peut procéder par un dépôt par thermopressage suivie d'une étape de rainurage par ablation laser réalisée de sorte à délimiter des canaux adaptés pour la distribution et/ou la collecte de gaz.
Cette technique a été privilégiée car elle pettnet un bon contrôle de l'épaisseur de la couche céramique ainsi qu'une bonne répétabilité de la géométrie des canaux.
Plus précisément, la couche de céramique est réalisée au préalable par coulage en bande d'un mélange de manganite de lanthane dopée strontium (LSM), d'un dispersant, de différents solvants, et d'un plastifiant.
Une fois la bande de LSM obtenue, elle est mise en place sur l'une des faces planes du substrat métallique par thermopressage.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 5 photographic representation of such a machined plate is given in figure 3. The costs of material and machining are important and directly related to the smoothness of the pitch channels to machine: more particularly distances between channels less than 1 mm.
The use of thin sheets, typically 0.5 to 2 mm, stamped and then assembled between them by laser welding has already been proven. A photographic representation of a such plate obtained by assembling stamped sheets is given in figure 4. This technique has for advantage of limiting the cost of raw material but does not peimet to reach a finesse of channels as high as by machining. In fact, the possibilities of achievement for the channel depth, unit tooth width and pitch between teeth are limited. Moreover, stamping tooling cost requires large production series.
Many developments have been made with the aim of improving the electric contact between cells and interconnectors and the management of fluids to the cell.
In particular, the patent FR2996065B1 in the name of the applicant discloses in so much as interconnector, a component with a metal alloy substrate, of which the basic element is Iron (Fe) or Nickel (Ni), with one of the main planar faces coated with a layer thick metal or ceramic, grooved by delimiting suitable channels for the distribution and/or collection of gases, such as water vapor H20, H2; 02, gas draining.
The applicant has implemented this solution in particular on the side of the electrode to oxygen (anode in EHT, cathode for a SOFC cell), with a thick layer of contact lanthanum manganite-based ceramic doped with strontium. This solution gives good performance with good homogeneity in the stacks referred to in oxides (SOEC/SOFC) and this for low production costs.
As described in this patent FR2996065B1, to produce this thick layer, we can proceed by a deposition by thermopressing followed by a step of grooving by laser removal carried out in such a way as to delimit suitable channels for the distribution and/or gas collection.
This technique was favored because it provides good control of layer thickness ceramic as well as a good repeatability of the geometry of the channels.
More specifically, the ceramic layer is produced beforehand by casting in band of one mixture of strontium-doped lanthanum manganite (LSM), a dispersant, different solvents, and a plasticizer.
Once the LSM strip has been obtained, it is placed on one of the sides planes of metal substrate by thermopressing.
Date Received/Date Received 2020-12-09

6 En pratique, les inventeurs ont pu constater que le process de thermopressage actuel n'était pas optimal. En effet, comme montré en figure 5, il a été mis en évidence une foimation de bulles entre le substrat métallique de l'interconnecteur et la bande crue de LSM lors de l'évaporation de solvant. Sur cette figure 5, les bulles (B) sont piégées entre le substrat métallique 12 et la bande 13 en LSM de l'interconnecteur 1.
De fait, ces zones de bulles empêchent une bonne adhérence de la bande LSM sur l'interconnecteur.
Et, dans ces zones, lors du rainurage par ablation laser, il y a un fort risque d'un phénomène de décollement des canaux lors de leur réalisation. Ce phénomène est bien mis en évidence .. sur la figure 6 où l'on voit les portions 130 de bandes crues complètement décollées du substrat 12 sous-jacent.
Les inventeurs ont estimé que ce phénomène de décollement peut aller jusqu'à
50% de rebut en fabrication en série.
Il existe donc un besoin d'améliorer les interconnecteurs pour les piles SOFC
ou les électrolyseurs EHT, réalisés selon l'enseignement du brevet FR2996065B1, notamment afin de diminuer la mise au rebut lors de la fabrication en série.
Le but de l'invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.
Exposé de l'invention Pour ce faire, l'invention concerne, sous l'un de ses aspects, un procédé de réalisation d'un composant, destiné à constituer un interconnecteur pour pile à combustible (SOFC) ou électrolyseur à haute température (EHT), comportant les étapes suivantes :
a/ réalisation d'un substrat en alliage métallique, de type chromino-formeur, dont l'élément de base est du Fer (Fe) ou du Nickel (Ni), le substrat ayant deux faces planes principales, b/ coulage en bande d'une couche épaisse en céramique;
c/ enlèvement localisé à un ou plusieurs endroits, de matière de la couche épaisse en céramique coulée en bande ;
d/ theimopressage de la bande crue en couche épaisse en céramique ;
e/ rainurage de la couche épaisse en céramique de sorte à délimiter des canaux adaptés pour la distribution et/ou la collecte de gaz, tels que vapeur d'eau H20, H2 ; Air.
Selon une variante de réalisation avantageuse, l'étape c/ est réalisée par ablation laser, de préférence au moyen d'un laser au CO2. L'ablation laser permet de réaliser l'étape d'enlèvement de façon rapide, régulière, et précise.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 6 In practice, the inventors have been able to observe that the thermopressing process current was not not optimal. Indeed, as shown in figure 5, it was highlighted a formation of bubbles between the metal substrate of the interconnector and the raw strip of LSM during solvent evaporation. In this figure 5, the bubbles (B) are trapped between the substrate metal 12 and strip 13 in LSM of interconnector 1.
In fact, these areas of bubbles prevent good adhesion of the LSM tape on the interconnect.
And, in these areas, during laser ablation grooving, there is a strong risk of a phenomenon detachment of the channels during their construction. This phenomenon is well put in evidence .. in Figure 6 where we see the portions 130 of raw bands completely taken off from underlying substrate 12.
The inventors have estimated that this detachment phenomenon can go as far as 50% scrap in mass production.
There is therefore a need to improve interconnectors for SOFC stacks where the EHT electrolyzers, made according to the teaching of patent FR2996065B1, in particular in order reduce scrap during mass production.
The object of the invention is to meet this need at least in part.
Disclosure of Invention To do this, the invention relates, in one of its aspects, to a method of realization of a component, intended to constitute an interconnector for a fuel cell (SOFC) or high temperature electrolyser (EHT), comprising the following steps:
a/ production of a metal alloy substrate, of the chromino-former type, whose element base is Iron (Fe) or Nickel (Ni), the substrate having two flat faces main, b/ strip casting of a thick ceramic layer;
c/ localized removal at one or more places, of material from the layer thick in strip cast ceramic;
d/ theimopressing of the raw strip in a thick ceramic layer;
e/ grooving of the thick ceramic layer so as to delimit channels suitable for the distribution and/or collection of gases, such as water vapor H20, H2; Air.
According to an advantageous variant embodiment, step c/ is carried out by laser removal, preferably using a CO2 laser. Laser ablation makes it possible to step removal in a fast, regular and precise way.
Date Received/Date Received 2020-12-09

7 Avantageusement, les zones de matière enlevées formant des trous qui présentent l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes :
- chaque trou à une surface comprise entre 10 et 10 mm2, de préférence de l'ordre de 10-5 mm2 ;
- le nombre de trous est compris entre 0,01 et 1000 par cm2 préférentiellement de 1 par cm2, étant entendu que des trous plus grands en surface vont conduire à un nombre de trous moins importants.
Selon une autre variante de réalisation avantageuse, les zones de matière enlevées étant uniformément réparties sur la surface de la couche épaisse en céramique, ce qui facilite la réalisation du retrait de matière.
Par uniformément réparties , on entend que les zones de matière enlevées suivent une distribution isotrope sur la surface de la couche épaisse en céramique. Ainsi, la répartition des zones de matière enlevées immédiatement voisines d'une zone de matière enlevée donnée est identique pour toutes les zones de matières enlevées, à l'exception de celles situées aux bords de la couche épaisse.
De préférence, les zones de matière enlevées ont chacune une forme de cylindre débouchant sur le substrat métallique.
De préférence encore, l'étape e/ est réalisée par ablation laser, avant de réaliser l'étape d/ de thermopressage. Il est préférable de réaliser l'ablation laser avant thermopressage pour éviter de dégrader le substrat de l'interconnecteur présent sous la couche de contact.
Selon une autre variante de réalisation avantageuse, l'étape d/ de theimopressage de la bande crue de céramique est réalisée à une température comprise entre 60 et 130 C.
Avantageusement, l'étape d/ de thermopressage de la bande crue de céramique est réalisée pendant une durée inférieure à 2 heures.
L'invention a également pour objet un composant obtenu selon le procédé de réalisation qui vient d'être décrit, le matériau de la couche épaisse en céramique étant choisi parmi un manganite de lanthane de formule La1_xSrxM03 avec M (métaux de transition) =
Ni, Fe, Co, Mn, Cr, seul ou en mélange, ou des matériaux de structure lamellaire tels que les nickelates de lanthanide de formule Ln2Ni04 (Ln= La, Nd, Pr), ou un autre oxyde pérovskite conducteur électrique ou encore de toute électrode à oxygène pour pile à
combustible fonctionnant entre 500 et 1000 C.
De préférence, l'épaisseur de la couche en céramique étant comprise entre 30 et 800 m.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 7 Advantageously, the areas of material removed forming holes which present one or any of the following characteristics:
- each hole has an area between 10 and 10 mm2, preferably the order of 10-5 mm2;
- the number of holes is between 0.01 and 1000 per cm2 preferably 1 per cm2, it being understood that larger holes on the surface will lead to a number fewer holes important.
According to another advantageous embodiment variant, the areas of material kidnapped being evenly distributed on the surface of the ceramic thick layer, this which facilitates the realization of material removal.
By uniformly distributed is meant that the areas of material removed follow a isotropic distribution on the surface of the thick ceramic layer. So, the distribution areas of material removed immediately adjoining an area of material kidnapped given is identical for all areas of material removed, with the exception from these located at the edges of the thick layer.
Preferably, the areas of material removed each have a cylinder shape emerging on the metal substrate.
Preferably again, step e/ is carried out by laser ablation, before carry out step d/ of thermopressing. It is preferable to perform the laser ablation before heat pressing to avoid to degrade the substrate of the interconnector present under the layer of contact.
According to another advantageous embodiment variant, step d/ of tape thermopressing Ceramic raw material is made at a temperature between 60 and 130 C.
Advantageously, step d/ of thermopressing the raw ceramic strip is carried out for less than 2 hours.
The invention also relates to a component obtained according to the method of achievement which has just been described, the material of the thick ceramic layer being chosen from a lanthanum manganite of formula La1_xSrxM03 with M (transition metals) =
Ni, Fe, Co, Mn, Cr, alone or as a mixture, or lamellar structure materials such as nickelates lanthanide of formula Ln2Ni04 (Ln= La, Nd, Pr), or another oxide perovskite electrical conductor or any oxygen electrode for a battery combustible operating between 500 and 1000 C.
Preferably, the thickness of the ceramic layer being between 30 and 800m.
Date Received/Date Received 2020-12-09

8 On précise que dans le cadre de l'invention, on entend par couche épaisse , une couche dont l'épaisseur est supérieure à celle d'une couche obtenue par une technologie dite couche mince , typiquement l'épaisseur est comprise entre 2 et 15 m.
L'invention consiste donc essentiellement à créer des zones dépourvues de matière de bande crue, qui facilitent l'évaporation de toute matière volatile telle que de l'air chaud, liant, solvant ou plastifiant, qui peuvent d'évaporer même partiellement lors du thermopressage pour éliminer à tout le moins limiter le phénomène de bulles.
Après le coulage en bande, on procède donc à un enlèvement de matière ponctuel de préférence à l'échelle micrométrique, dans la bande.
Après l'étape de thermopressage, le phénomène de bulles est inexistant.
Grâce à l'invention, le temps mis pour la mise en oeuvre du thermopressage peut être considérablement réduit.
Les avantages de l'invention sont nombreux parmi lesquels on peut citer :
- un procédé viable à l'échelle industrielle ;
.. - du fait du temps considérablement réduit pour l'étape du thennopressage, un gain de temps global du procédé considérable par rapport au procédé selon le brevet FR2996065B1, typiquement jusqu'à un facteur de 60;
- une économie de matière et de temps passé au réapprovisionnement des bandes de céramique ;
.. - des taux de rebut de fabrication très faibles, typiquement inférieurs à
1%.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d'exemples de mise en oeuvre de l'invention faite à
titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes.
Brève description des dessins [Fig 1] la figure 1 est une vue schématique de face d'une plaque interconnectrice d'un électrolyseur EHT selon l'état de l'art.
[Fig 1A] la figure lA est une vue de détail en coupe d'une plaque interconnectrice selon la figure 1.
[Fig 1B] la figure 1B est une vue analogue à la figure lA montrant les lignes de courant parcourant la plaque.
[Fig 21 la figure 2 est une vue schématique de face d'une autre plaque interconnectrice d'un électrolyseur selon l'état de l'art.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 8 It is specified that in the context of the invention, the term “thick layer” is understood to mean, a diaper whose thickness is greater than that of a layer obtained by a so-called technology thin layer, typically the thickness is between 2 and 15 m.
The invention therefore essentially consists in creating zones devoid of band material raw materials, which facilitate the evaporation of any volatile matter such as hot air, binder, solvent or plasticizer, which can even partially evaporate during thermopressing to eliminate or at least limit the phenomenon of bubbles.
After strip casting, we therefore proceed to a one-time removal of material of preferably at the micrometric scale, in the band.
After the thermopressing step, the phenomenon of bubbles is non-existent.
Thanks to the invention, the time taken for the implementation of the thermopressing maybe considerably reduced.
The advantages of the invention are numerous, among which we can cite:
- a viable process on an industrial scale;
.. - due to the considerably reduced time for the thermopressing stage, time saving considerable overall process compared to the process according to the patent FR2996065B1, typically up to a factor of 60;
- saving material and time spent restocking strips of ceramic;
.. - very low manufacturing scrap rates, typically less than 1%.
Other advantages and characteristics of the invention will emerge better on reading the detailed description of examples of implementation of the invention made at illustrative title and non-limiting with reference to the following figures.
Brief description of the drawings [Fig 1] Figure 1 is a schematic front view of a plate interconnector of a EHT electrolyser according to the state of the art.
[Fig 1A] Figure lA is a detail view in section of a plate interconnector according to figure 1.
[Fig 1B] Figure 1B is a view similar to Figure lA showing the lines current traversing the plate.
[Fig 21 Figure 2 is a schematic front view of another plate interconnector of a electrolyser according to the state of the art.
Date Received/Date Received 2020-12-09

9 [Fig 31 la figure 3 est une reproduction photographique d'une plaque selon la figure 1, obtenue par usinage mécanique.
[Fig 4] la figure 4 est une reproduction photographique d'une plaque selon la figure 1, obtenue par emboutissage.
[Fig 5] la figure 5 est une reproduction photographique de face du côté d'une couche épaisse de LSM une fois l'étape de thermopressage réalisée conformément au procédé
selon le brevet FR2996065B1.
[Fig 6] la figure 6 est une reproduction photographique de face du côté d'une couche épaisse de LSM une fois l'étape de rainurage des canaux réalisée conformément au procédé selon le brevet FR2996065B1.
[Fig 7] la figure 7 est une vue schématique montrant l'étape d'enlèvement localisé de matière de la couche épaisse en céramique selon l'invention ;
[Fig 81 la figure 8 est une reproduction photographique de face du côté d'une couche épaisse de LSM avant l'étape de thermopressage conformément au procédé selon l'invention.
Description détaillée Les figures 1 à 6 qui se rapportent à l'état de l'art ont déjà été commentées en préambule.
Elles ne le sont donc pas décrites en détail ci-après.
La figure 7 illustre un exemple d'enlèvement de matière localisé, d'une couche épaisse de céramique 13 qui a lieu après le coulage en bande de cette dernière, conformément à
l'invention.
Cet enlèvement de matière a pour but de supprimer à tout le moins réduire le phénomène de bulles constaté, comme montré en figure 5 avec les conséquences montrées en figure 6.
Les zones 14 dépourvues de couche épaisse sont de préférence uniformément réparties sur la couche 13 et ont de préférence la l'ourle de cylindres débouchant sur le substrat en alliage métallique sous-jacent On décrit ci-après les différentes étapes de réalisation d'un exemple d'une couche épaisse en céramique avec ses canaux, obtenue selon le procédé de l'invention dans les applications visées, i.e. piles à combustibles SOFC et électrolyseur EHT.
Etape ai: on fournit un substrat 12 constitué d'un alliage ferritique commercial du type CROFER 22 APU, de 1.5 mm d'épaisseur.
Etape b/ : fabrication d'une bande crue de LSM.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 9 [Fig 31 Figure 3 is a photographic reproduction of a plate according to the figure 1, obtained by mechanical machining.
[Fig 4] Figure 4 is a photographic reproduction of a plate according to the figure 1, obtained by stamping.
[Fig 5] Figure 5 is a photographic reproduction of the front of the side of a thick layer of LSM once the thermopressing step has been carried out in accordance with the method according to patent FR2996065B1.
[Fig 6] Figure 6 is a photographic reproduction of the front of the side of a thick layer of LSM once the channel grooving step has been carried out in accordance with the process according to patent FR2996065B1.
[Fig 7] Figure 7 is a schematic view showing the removal step localized matter the thick ceramic layer according to the invention;
[Fig 81 Figure 8 is a photographic reproduction of the front of the side of a thick layer of LSM before the thermopressing step in accordance with the method according to the invention.
detailed description Figures 1 to 6 which relate to the state of the art have already been commented on in preamble.
They are therefore not described in detail below.
Figure 7 illustrates an example of localized removal of material from a layer thick ceramic 13 which takes place after the strip casting of the latter, in accordance with the invention.
The purpose of this removal of material is to remove, or at the very least reduce, the phenomenon of bubbles observed, as shown in figure 5 with the consequences shown in figure 6.
The areas 14 devoid of thick layer are preferably uniformly spread over the layer 13 and preferably have the hem of cylinders opening onto the alloy substrate underlying metallic We describe below the various stages of realization of an example of a thick layer ceramic with its channels, obtained according to the process of the invention in the apps targeted, ie SOFC fuel cells and EHT electrolyser.
Step a1: a substrate 12 made of a ferritic alloy is provided commercial of the type CROFER 22 APU, 1.5 mm thick.
Stage b/: production of a raw band of LSM.
Date Received/Date Received 2020-12-09

10 On réalise le mélange entre un composé d'un poids de 60 g de manganite de lanthane de formule La0,8Sr0,2Mn03 avec 0,8% en poids d'acide oléique en tant que dispersant, 15,7%
de 2-butanone et 15,7% d'éthanol en tant que solvants.
Le mélange est broyé dans un broyeur de type planétaire. Le cycle de fonctionnement du broyeur planétaire est le suivant :
- vitesse de rotation : 400 tours par minute ;
- durée : 1 heure.
On effectue alors un ajout, dans le mélange broyé, d'un poids de 3,2g de polyvinyle de butyral (PVB 90), et de 5,5g de polyéthylène glycol (PEG 400) en tant que solvant puis on mélange le tout à l'aide d'un broyeur de type planétaire. Le cycle de fonctionnement du broyeur de type planétaire est le suivant :
- vitesse de rotation : 200 tours par minute ;
- durée : 10 heures.
On effectue ensuite une désaération du mélange à l'aide d'un mélangeur de type à rouleaux.
Le cycle de fonctionnement du mélangeur à rouleaux est le suivant :
- vitesse de rotation : 20 tours par minute ;
- durée : 24 heures.
On réalise alors le coulage en bande de la suspension obtenue après désaération à l'aide d'un couteau racleur. La hauteur active du couteau est égale à 1000p.m. La vitesse de coulage est .. égale à 1,5 m/mn. Le coulage s'effectue sur une feuille de polymère (polyester) siliconé afin de favoriser le décollement de la bande une fois séchée.
Puis, on effectue le séchage de la bande crue obtenue par coulage, à l'air ambiant pendant une durée de 3h.
La bande crue séchée de LSM est enfin découpée à des dimensions correspondantes à une .. électrode à air dans une pile SOFC, contre laquelle la bande est destinée à
venir s'appuyer.
La découpe peut par exemple être réalisée à l'aide d'une table de découpe laser.
Etape cl: on enlève par ablation laser au moyen d'un laser CO2 de la matière de la couche épaisse en céramique coulée en bande.
Comme montré en figure 8, les zones 14 dépourvues de matière ont une forme cylindrique et sont réparties de manière uniforme sur la surface de la couche 13.
A titre d'exemple, chacune de ces zones 14 présente un diamètre de 0.1 mm et la densité des zones 14 est d'environ 1 par cm2.
Date Reçue/Date Received 2020-12-09 10 The mixture is made between a compound weighing 60 g of manganite of lanthanum formula La0.8Sr0.2Mn03 with 0.8% by weight oleic acid as dispersant, 15.7%
of 2-butanone and 15.7% ethanol as solvents.
The mixture is ground in a planetary type mill. The cycle of functioning of planetary mill is as follows:
- rotation speed: 400 revolutions per minute;
- duration: 1 hour.
An addition is then made, in the ground mixture, of a weight of 3.2 g of polyvinyl butyral (PVB 90), and 5.5g of polyethylene glycol (PEG 400) as solvent then mix everything using a planetary-type grinder. The cycle of functioning of planetary type crusher is as follows:
- rotation speed: 200 revolutions per minute;
- duration: 10 hours.
The mixture is then deaerated using a mixer of the type rollers.
The working cycle of the roller mixer is as follows:
- rotation speed: 20 revolutions per minute;
- duration: 24 hours.
One then carries out the strip casting of the suspension obtained after deaeration using a scraper knife. The active height of the knife is equal to 1000p.m. Speed casting is .. equal to 1.5 m/min. Casting is done on a polymer sheet siliconed (polyester) to to promote the detachment of the strip once dried.
Then, the raw strip obtained by casting is dried in air.
ambient during a duration of 3 hours.
The raw dried strip of LSM is finally cut to dimensions corresponding to a .. air electrode in a SOFC stack, against which the tape is intended to come lean.
The cutting can for example be carried out using a cutting table laser.
Step cl: removal by laser ablation using a CO2 laser of the material of the layer thick ceramic strip casting.
As shown in FIG. 8, the zones 14 devoid of material have a shape cylindrical and are evenly distributed over the surface of layer 13.
By way of example, each of these zones 14 has a diameter of 0.1 mm and the density of zones 14 is approximately 1 per cm2.
Date Received/Date Received 2020-12-09

11 Etape dl: thermopressage La bande crue de LSM est ensuite déposée sur le substrat 12 puis elle est soudée à celle-ci par thermopressage à l'aide d'une presse. L'épaisseur de la bande crue de LSM
est de 325 m.
Le cycle de fonctionnement de la presse est le suivant :
force de pressage : 1kg/mm2;
durée d'application du pressage : 2 h température régulée des deux plateaux de presse : 80 C
Après refroidissement à la température ambiante, l'assemblage réalisé entre bande crue de LSM et tôle mince d'acier ferritique est retiré de la presse.
Etape e!: Obtention des rainures On réalise un rainurage par ablation laser de la bande crue de LSM. L'ablation est réalisée à
l'aide d'une table traçante équipée d'un laser au CO2 d'une puissance variable jusqu'à la puissance maximale de 50 Watt. La vitesse de déplacement du laser est également variable, jusqu'à la vitesse maximale de 2 cm/s. L'utilisation d'un tel appareil est particulièrement avantageuse car il permet par ses caractéristiques variables de fonctionnement de brûler, c'est-à-dire réaliser une abrasion, plus ou moins en profondeur les polymères constituant la bande crue, ce qui libère ainsi la charge associée, le LSM. On peut ainsi creuser des rainures (sillons) plus ou moins profondes. Le cas échéant, plusieurs passages du laser au CO2 sur la bande crue peuvent être effectués pour augmenter plus ou moins la profondeur et/ou la largeur des rainures.
Après cette étape e/, on constate que le taux de rebut des composants 1 ainsi fabriqués est inférieur à 1%.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits ; on peut notamment .. combiner entre elles des caractéristiques des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées.
D'autres variantes et améliorations peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
***
Selon certains aspects, une ou plusieurs des réalisations suivantes sont décrites :
Date Reçue/Date Received 2022-04-28 11 Step dl: thermopressing The raw band of LSM is then deposited on the substrate 12 then it is welded to it by thermopressing using a press. The thickness of raw LSM tape is 325 Mr.
The operating cycle of the press is as follows:
pressing force: 1kg/mm2;
pressing time: 2 hours regulated temperature of the two press plates: 80 C
After cooling to room temperature, the assembly made between raw band of LSM and thin ferritic steel sheet is removed from the press.
Step e!: Obtaining the grooves Grooving is carried out by laser ablation of the green band of LSM. removal is carried out at using a plotter equipped with a variable power CO2 laser up to the maximum power of 50 Watt. The moving speed of the laser is also variable, up to the maximum speed of 2 cm/s. The use of such a device is particularly advantageous because it allows by its variable operating characteristics to burn, that is to say to carry out an abrasion, more or less in depth the polymers constituting the raw strip, thereby releasing the associated load, the LSM. We can thus dig grooves (furrows) more or less deep. If necessary, several passes of the laser to CO2 on the raw tape can be done to increase or decrease the depth and/or the groove width.
After this step e/, it can be seen that the scrap rate of components 1 as well as manufactured is less than 1%.
The invention is not limited to the examples which have just been described; we can in particular .. combine characteristics of the examples illustrated within variants no illustrated.
Other variants and improvements may be envisaged without get out of the frame of the invention.
***
In some aspects, one or more of the following embodiments are described:
Date Received/Date Received 2022-04-28

12 Réalisation 1. Procédé de réalisation d'un composant (1), destiné à constituer un interconnecteur pour pile à combustible (SOFC) ou électrolyseur à haute température (EHT), comportant les étapes suivantes :
a/ réaliser un substrat en alliage métallique (12), de type chromino-formeur, dont l'élément de base est du Fer (Fe) ou du Nickel (Ni), le substrat ayant deux faces planes principales, b/ effectuer un coulage en bande d'une couche épaisse en céramique (13);
c/ effectuer un enlèvement localisé à un ou plusieurs endroits (14), de matière de la couche épaisse en céramique coulée en bande ;
d/ thermopresser la bande crue en couche épaisse en céramique ; et e/ rainurer la couche épaisse en céramique de sorte à délimiter des canaux adaptés pour la distribution et/ou la collecte de gaz.
Réalisation 2. Procédé selon la réalisation 1, l'étape ci étant réalisée par ablation laser.
Réalisation 3. Procédé selon la réalisation 2, l'étape cl étant réalisée au moyen d'un laser au CO2.
Réalisation 4. Procédé selon l'une quelconque des réalisations 1 à 3, les zones de matière enlevées formant des trous, chaque trou ayant une surface comprise entre 10-9 et 10 mm2.
Réalisation 5. Procédé selon l'une quelconque des réalisations 1 à 4, les zones de matière enlevées étant uniformément réparties sur la surface de la couche épaisse en céramique.
Réalisation 6. Procédé selon l'une quelconque des réalisations 1 à 5, les zones de matière enlevées ayant chacune une forme de cylindre débouchant sur le substrat métallique.
Réalisation 7. Procédé selon l'une quelconque des réalisations 1 à 6, l'étape e/ étant réalisée par ablation laser avant de réaliser l'étape d/ de thermopressage.
Réalisation 8. Procédé selon l'une quelconque des réalisations 1 à 7, l'étape d/ de thermopressage de la bande crue de céramique étant réalisée à une température comprise entre 60 et 130 C.
Réalisation 9. Procédé selon l'une quelconque des réalisations 1 à 8, l'étape d/ de thermopressage de la bande crue de céramique étant réalisée pendant une durée inférieure à
2h.
Date Reçue/Date Received 2023-01-09 12 Realization 1. Method for producing a component (1), intended to constitute A
interconnector for fuel cell (SOFC) or electrolyser at high temperature (EHT), comprising the following steps:
a/ producing a metal alloy substrate (12), of the chromino-forming type, whose element base is Iron (Fe) or Nickel (Ni), the substrate having two flat faces main, b/ perform strip casting of a thick ceramic layer (13);
c/ carry out a localized removal at one or more places (14), layer material thick ceramic cast in strip;
d/ heat pressing the raw strip into a thick ceramic layer; And e/ grooving the thick ceramic layer so as to delimit channels adapted for the distribution and/or collection of gas.
Embodiment 2. Process according to embodiment 1, step ci being carried out by laser ablation.
Embodiment 3. Process according to embodiment 2, step c1 being carried out in means of a laser CO2.
Embodiment 4. Process according to any one of embodiments 1 to 3, the material areas removed forming holes, each hole having an area between 10-9 and 10 mm2.
Embodiment 5. Process according to any one of embodiments 1 to 4, the material areas removed being uniformly distributed over the surface of the thick layer in ceramic.
Embodiment 6. A method according to any one of Embodiments 1 to 5, the material areas removed each having a cylinder shape opening onto the substrate metallic.
Embodiment 7. Process according to any one of embodiments 1 to 6, the step e/ being realized by laser ablation before carrying out step d/ of thermopressing.
Embodiment 8. A method according to any one of embodiments 1 to 7, the step of thermopressing of the green ceramic strip being carried out at a temperature included between 60 and 130 C.
Embodiment 9. A method according to any one of embodiments 1 to 8, the step of thermopressing of the green ceramic strip being carried out for a period lower than 2h.
Date Received/Date Received 2023-01-09

13 Réalisation 10. Composant obtenu selon le procédé de réalisation selon l'une quelconque des réalisations 1 à 9, le matériau de la couche épaisse en céramique étant un manganite de lanthane de formule La0,8Sr0,2Mn03.
Réalisation 11. Composant selon la réalisation 10, l'épaisseur de la couche en céramique étant comprise entre 30 et 800 m.
Liste des références citées [1]. J.W. Fergus, "Metallic interconnects for solid oxide fuel cells", Mater.
Sci. Eng. A 397 (2005) 271-283.
[2]. W.J. Quadakkers, J. Piron-Abellan, V. Shemet, L. Singheiser, "Metallic interconnectors for solid oxide fuel cells - a review", Mat. High Temp. 20(2) (2003) 115-127.
[3]. Z. Yang, K. Scott Weil, D.M. Paxton, J.W. Stevenson, "Selection and Evaluation of Heat-Resistant Alloys for SOFC Interconnect Applications", J. Electochem. Soc.
150 (9) (2003) A1188-A1201.
[4]. J.E. Hammer, S.J. Laney, R.W. Jackson, K. Coyne, F.S. Pettit, G.H. Meier, "The Oxidation of Ferritic Stainless Steels in Simulated Solid-Oxide Fuel-Gel!
Atmospheres, Oxid. Met". 67(1/2) (2007) 1-38.
[5]. S.J. Geng et al., "Investigation on Haynes 242 Alloy as SOFC Interconnect in Simulated Anode Environment" , Electrochemical and Solid-State Letters, 9(4) (2006) A211-A214.
[6]. N. Shaigan et al., "A review of recent progress in coatings, surface modifications and alloy developments for solid oxide fuel cell ferritic stainless-steel interconnects", J. Power Sources 195 (2010) 1529-1542.
[7]. Xiango Li, International Journal of hydrogen Energy 30 (2005) 359-371.
Date Reçue/Date Received 2023-01-09 13 Realization 10. Component obtained according to the production method according to one any of embodiments 1 to 9, the material of the thick ceramic layer being a manganite lanthanum of formula La0.8Sr0.2Mn03.
Realization 11. Component according to realization 10, the thickness of the layer in ceramic being between 30 and 800 m.
List of cited references [1]. JW Fergus, "Metallic interconnects for solid oxide fuel cells", Mater.
Science. Eng. A 397 (2005) 271-283.
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[7]. Xiango Li, International Journal of hydrogen Energy 30 (2005) 359-371.
Date Received/Date Received 2023-01-09

Claims (11)

Revendications Claims 1. Procédé de réalisation d'un composant (1), destiné à constituer un interconnecteur pour pile à combustible (SOFC) ou électrolyseur à haute température (EHT), comportant les étapes suivantes :
a/ réaliser un substrat en alliage métallique (12), de type chromino-formeur, dont l'élément de base est du Fer (Fe) ou du Nickel (Ni), le substrat ayant deux faces planes principales, b/ effectuer un coulage en bande d'une couche épaisse en céramique (13) ;
c/ effectuer un enlèvement localisé à un ou plusieurs endroits (14), de matière de la couche épaisse en céramique coulée en bande ;
d/ thermopresser la bande crue en couche épaisse en céramique ; et e/ rainurer la couche épaisse en céramique de sorte à délimiter des canaux adaptés pour la distribution et/ou la collecte de gaz. 1. Method for producing a component (1), intended to constitute a interconnector for fuel cell (SOFC) or high temperature electrolyser (EHT), including the following steps :
a/ producing a metal alloy substrate (12), of the chromino-forming type, whose element base is Iron (Fe) or Nickel (Ni), the substrate having two flat faces main, b/ perform strip casting of a thick ceramic layer (13);
c/ carry out a localized removal at one or more places (14), layer material thick ceramic cast in strip;
d/ heat pressing the raw strip into a thick ceramic layer; And e/ grooving the thick ceramic layer so as to delimit channels adapted for the distribution and/or collection of gas. 2. Procédé selon la revendication 1, l'étape c/ étant réalisée par ablation laser. 2. Method according to claim 1, step c/ being carried out by ablation laser. 3. Procédé selon la revendication 2, l'étape c/ étant réalisée au moyen d'un laser au CO2. 3. Method according to claim 2, step c/ being carried out by means of a CO2 laser. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, les zones de matière enlevées formant des trous, chaque trou ayant une surface comprise entre 10-9 et 10 mm2. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, the areas of material removed forming holes, each hole having an area between 10-9 and 10 mm2. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, les zones de matière enlevées étant uniformément réparties sur la surface de la couche épaisse en céramique. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, the areas of material removed being evenly distributed over the surface of the thick ceramic layer. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, les zones de matière enlevées ayant chacune une forme de cylindre débouchant sur le substrat métallique. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, the areas of material removed each having a cylinder shape opening onto the metal substrate. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, l'étape e/ étant réalisée par ablation laser avant de réaliser l'étape d/ de thermopressage. 7. Method according to any one of claims 1 to 6, step e/ being produced by laser ablation before performing step d/ of thermopressing. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'étape d/ de thermopressage de la bande crue de céramique étant réalisée à une température comprise entre 60 et 130 C. 8. Method according to any one of claims 1 to 7, step d/ of thermopressing of the raw ceramic strip being produced at a temperature of between 60 and 130 C. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, l'étape d/ de thermopressage de la bande crue de céramique étant réalisée pendant une durée inférieure à 2h. 9. Method according to any one of claims 1 to 8, step d/ of thermopressing of the raw ceramic strip being produced for a period of less than 2 hours. 10. Composant obtenu selon le procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, le matériau de la couche épaisse en céramique étant un manganite de lanthane de formule La0,8Sro,2Mn03. 10. Component obtained according to the production method according to any of the claims 1 to 9, the material of the ceramic thick layer being a manganite lanthanum of formula La0.8Sro.2Mn03. 11. Composant selon la revendication 10, l'épaisseur de la couche en céramique étant comprise entre 30 et 800 m. 11. Component according to claim 10, the thickness of the ceramic layer being between 30 and 800 m.